Методика расчетно-экспериментального определения выделений (выбросов) загрязняющих веществ с поверхностей испарения на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки
АОЗТ "Кубаньэко"-ЛТД
Согласовано: Утверждаю:
Зам. начальника Президент АОЗТ
Департамента "Кубаньэко"-ЛТД
государственного
экологического
контроля Е.В.Бакаев
_______С.В.Маркин "___ "_________ 1996 г.
"___ "______ 1996 г.
МЕТОДИКА
РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫДЕЛЕНИЙ (ВЫБРОСОВ) ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ С ПОВЕРХНОСТЕЙ ИСПАРЕНИЯ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ НЕФТЕХИМИИ И НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ
1. ВВЕДЕНИЕ
1.1. Настоящим документ:
- разработан в соответствии с Законом Российской Федерации "Об охране окружающей среды" с целью получения данных о выбросах загрязняющих веществ с открытых (полузакрытых) поверхностей испарения объектов очистных сооружении и блоков оборотного водоснабжения: ливнесброс, песколовка, нефтеловушка, пруд дополнительного отстоя, нефтеотделитель и т.д.;
- устанавливает методику определения параметров выбросов загрязняющих веществ в атмосферу с открытых поверхностей испарения;
- распространяется на открытые (полуоткрытые) поверхности испарения объектов очистных сооружений и блоков оборотного водоснабжения, эксплуатируемые на предприятиях нефтехимии и нефтепереработки;
- применяется предприятиями и территориальными комитетами по охране природы.
1.2. Полученные по настоящему нормативному документу результаты используются при учете, нормировании выбросов с открытых (полуоткрытых) поверхностей испарения объектов очистных сооружений и блоков оборотного водоснабжения и ведомственному контролю за соблюдением установленных нормативов выбросов.
2. ССЫЛКА НА НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Метод разработан в соответствии со следующими нормативными документами:
2.1. ГОСТ 17.2.3.02-78. Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями. М., Изд-во стандартов, 1980.
2.2. ГОСТ 17.2.1.04-77. Охрана природы. Атмосфера. Метеорологические аспекты загрязнения и промышленные выбросы. М., Изд-во стандартов, 1978.
2.3. ОНД-90. Руководство по контролю источников загрязнения атмосферы. С-Пб., ДНТП, 1992.
3. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Метод предназначен для определения количества выбросов вредных веществ в атмосферу с открытых (полузакрытых) поверхностей испарения объектов очистных сооружений и блоков оборотного водоснабжения: ливнесброс, песколовка, нефтеловушка, пруд дополнительного отстоя, нефтеотделитель и т.д.
Метод основан на снятии газовоздушного баланса от источника испарения путем определения концентрации вредного ингредиента и скорости воздушного потока в условных плоскостях источника с наветренной и подветренной сторон.
4. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ
4.1. Настоящий балансовый метод определения выбросов предусматривает проведение на объекте следующих измерений:
- скоростей и температур газовоздушного потока;
- барометрического давления атмосферного воздуха;
- концентраций углеводородов в пробах воздушного потока до и после объекта;
- концентрации вредного ингредиента в пробах газовоздушного потока до и после объекта;
- геометрических размеров обследуемого объекта.
4.2. Скорость газовоздушного потока определяют анемометрами ГОСТ 6376-64:
- при скорости ветра от 1 до 4 м/с - анемометром АГО-3;
- при скорости ветра более 4 м/с - анемометром МС-13.
4.3. Температуры газовоздушного потока (воздуха) измеряют ртутными термометрами по ГОСТ 13646-68.
4.4. Давление атмосферного воздуха измеряют метрологическим мембранным барометром по ТУ 23696-70.
4.5. Концентрации углеводородов в пробах воздуха определяют по методике "Газохроматографическое определение содержания предельных углеводородов С1-С10 (суммарно), непредельных углеводородов С2-С5 (суммарно) и ароматических (бензола, толуола, этилбензола, ксилолов, стирола) при их совместном присутствии в воздухе". Концентрации сероводорода, фенола и других веществ определяют по методике [2-4].
1. Сборный шест 2. Направляющая рамка 3. Крепежная трубка 4. Крепление для шприца 5. Шприц емкостью 100 мл 6. Игла 7. Предохранительная сетка 8. Стакан 9. Монтажный пояс |
Рис.4.1. Устройство для отбора проб газовоздушного потока.
1. Условная плоскость с наветренной стороны
2. Условная плоскость с подветренной стороны
3. Источник газовыделения
Рис. 4.2. Схема расположения условных плоскостей при заданном направлении ветра.
4.6. Для отбора проб воздуха с целью определения концентрации вредных веществ в условных плоскостях используется пробоотборное устройство, изображенное на рис. 4.1. Устройство состоит из сборного шеста 1 длиной около 5 м, направляющей рамки 2, крепежной трубки 3, крепления для шприца 4 и шприца 5 емкостью 100 мл. Шприц снабжают иглой 6 малого диаметра с тем расчетом, чтобы поршень шприца, опускаясь под действием собственной силы тяжести, наполнял цилиндр отбираемым воздухом в течение 5 - 10 минут. Отбор проб воздуха производится в цельностеклянные шприцы емкостью 100 мл и осуществляется в соответствии с рис. 4.2.
В качестве пробоотборного шеста можно использовать телескопические удочки из синтетического материала, длиною не менее 4 м, на конце который аналогично шесту крепятся пробоотборные устройства.
4.7. Геометрические размеры обследуемого источника испарения замеряют рулеткой (ГОСТ 7502-89) .
5. ХОД ПОДГОТОВКИ И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ
5.1. До начала измерений проводят следующие подготовительные работы:
- выбирают проекции условных плоскостей с учетом геометрических размеров объекта и направления ветра (см. рис. 4.2);
- подготавливают к использованию приборы, пробоотборные устройства и другие средства измерений, согласно требованиям соответствующих ГОСТов, инструкций заводов-изготовителей и хроматографической методики;
- выписывают из проекта данные о геометрических размера типовых (стандартных) объектов.
5.2. Проводят на объекте испытаний следующие измерения:
- температуры и барометрического давления воздуха;
- скорости газовоздушного потока на высоте 1.5 - 2.0 м с наветренной и подветренной сторон.
Примечание: Газовоздушный баланс следует проводить в интервалах скоростей ветра
0.0 - 7.0 м/сек.
1. Условная плоскость
2. Шприц
3. Источник газовыделения
Рис. 5.1. Примерный путь движения шприца
по проекции условной плоскости при отборе проб
Таблица 5.1
Расчетная таблица параметров выбросов вредных веществ с объектов очистных сооружений
и нефтеотделителей блоков оборотного водоснабжения
Дата отбора проб |
Наименование |
№№ системы |
Источник |
Геометрические размеры |
Скорость ветра на высоте 3 м, W, м/сек |
Опыт- ный коэффициент К |
Темпера-тура атмосферного воздуха, t, °С |
Давление атмосферного воздуха Рa, мм.рт. ст. |
Концентрация углеводородов (суммарно) в пробах воздуха |
|||||||
цех |
объект |
Источник |
Условная плоскость |
|||||||||||||
длина n, м |
ширина m, м |
направление ветра по отношению к источнику α, град. |
длина l, м |
ширина α, м |
||||||||||||
Наветренная сторона Ссвх , мг/м3 |
Подветрен-ная сторона Ссух , мг/м3 |
|||||||||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
|
продолжение таблицы 5.1
Концентрация вредных веществ над поверхностью испарения, С, мг/м3 |
Выбросы углеводородов в атмосферу за один цикл испытаний, Мц, г/сек |
|||||||||||||
ΣCH |
ΣСН непредельные |
Ароматические |
H2S |
С6Н6О |
NH3 |
|||||||||
бензол |
толулол |
m+n ксилоты |
о-ксилол |
этил-бензол |
||||||||||
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
- осуществляют отбор проб газовоздушного потока одновременно в условных плоскостях с наветренной и подветренной сторон (см. рис. 5.1). При этом шприцы с помощью пробоотборных устройств перемещают равномерно по створам условных плоскостей в горизонтальном и вертикальном направлениях.
Такой способ отбора обеспечивает представительность проб, так как отобранные пробы воздуха имеют средние значения концентраций вредных веществ в ветровом потоке.
В отобранных пробах воздуха определяются хроматографическим путем концентрации углеводородов (суммарно), C1-С10 + индивидуальной ароматики.
Для определения выбросов других компонентов над поверхностью испарения жидкости (на высоте 10 - 15 см) проводят отбор проб воздуха на определение концентрации в нем определяемого компонента и углеводородов (суммарно). Объемы отобранных проб для каждого компонента устанавливаются в соответствии с требованиями, изложенными в [1], где также приводятся принципиальные схемы отбора проб воздуха.
Результаты проведенных подготовительных работ (определения геометрических размеров источника испарения, единичных газовоздушных балансов, расчета проекции условной плоскости) заносят в таблицу 5.1.
6. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
ОТ ИСТОЧНИКА ИСПАРЕНИЯ
Определение геометрических характеристик условной плоскости. 6.1.
При направлении ветра под углом к объекту.
Длина проекции условной поверхности l (м) при направлении ветра, как это указано на
рис. 6.1(а), принимается равной:
l = (1.18 * m + n) * sin α + 0.18 * n * cos α + 6
где n, m - длина и ширина объекта, м.
Ширина проекции условной поверхности а (м) принимается равной:
а = m * sin α + n * cos α + 3
Рис. 6.1. Выбор проекций условных плоскостей
6.2. При направлении ветра вдоль объекта.
В соответствии с Рис. 6.1(б), длина l принимается равной:
l = 0.35 · n + m
Ширина проекции a принимается равной:
а = n + 3
7. РАСЧЕТ ВАЛОВЫХ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ
7.1. Выбросы углеводородов в атмосферe за один цикл испытаний (Мц, г/с) определяют по формуле:
где
- скорость ветра на высоте 3 м, м/с;
lц - длина условных плоскостей, м;
Pц - атмосферное давление воздуха, мм.рт.ст.;
tц - температура воздуха, °С;
,
- соответственно средние концентрации углеводородов в условных плоскостях подветренной и наветренной сторон, мг/м3;
К - опытный коэффициент, принимают в зависимости от значения "а" по таблице 7.1.
7.2. Выбросы i-го компонента, (г/с), рассчитываются по формуле:
где
Ci, Ссн - соответственно концентрации i-го компонента и углеводородов (суммарно) над поверхностью испарения;
- выбросы углеводородов (суммарно), г/с.
Таблица 7.1
Значения поправочных коэффициентов "К"
в зависимости от ширины условной поверхности "а".
а |
К |
а |
К |
а |
К |
а |
К |
а |
К |
менее 17 |
1.000 |
42 |
1.143 |
88 |
1.389 |
142 |
1.615 |
280 |
2.040 |
43 |
1.149 |
90 |
1.399 |
144 |
1.622 |
290 |
2.066 |
||
17 |
1.002 |
44 |
1.155 |
92 |
1.408 |
146 |
1.630 |
300 |
2.091 |
18 |
1.005 |
45 |
1.161 |
94 |
1.417 |
148 |
1.637 |
310 |
2.115 |
19 |
1.008 |
46 |
1.167 |
96 |
1.427 |
150 |
1.644 |
320 |
2.141 |
20 |
1.012 |
47 |
1.173 |
98 |
1.436 |
155 |
1.662 |
330 |
2.165 |
21 |
1.017 |
48 |
1.179 |
100 |
1.444 |
160 |
1.679 |
340 |
2.189 |
22 |
1.022 |
49 |
1.185 |
102 |
1.453 |
165 |
1.698 |
350 |
2.211 |
23 |
1.027 |
50 |
1.190 |
104 |
1.462 |
170 |
1.715 |
360 |
2.234 |
24 |
1.032 |
52 |
1.197 |
106 |
1.471 |
175 |
1.731 |
370 |
2.257 |
25 |
1.038 |
54 |
1.214 |
108 |
1.479 |
180 |
1.748 |
380 |
2.279 |
26 |
1.050 |
56 |
1.225 |
110 |
1.488 |
185 |
1.764 |
390 |
2.301 |
27 |
1.054 |
58 |
1.236 |
112 |
1.496 |
190 |
1.781 |
400 |
2.323 |
28 |
1.056 |
60 |
1.248 |
114 |
1.505 |
195 |
1.797 |
410 |
2.344 |
29 |
1.062 |
62 |
1.258 |
116 |
1.513 |
200 |
1.812 |
420 |
2.365 |
30 |
1.068 |
64 |
1.269 |
118 |
1.521 |
205 |
1.823 |
430 |
2.386 |
31 |
1.074 |
66 |
1.280 |
120 |
1.529 |
210 |
1.843 |
440 |
2.407 |
32 |
1.081 |
68 |
1.291 |
122 |
1.538 |
215 |
1.859 |
450 |
2.427 |
33 |
1.087 |
70 |
1.301 |
124 |
1.545 |
220 |
1.873 |
460 |
2.447 |
34 |
1.093 |
72 |
1.311 |
126 |
1.553 |
225 |
1.888 |
470 |
2.466 |
35 |
1.099 |
74 |
1.322 |
128 |
1.561 |
230 |
1.903 |
480 |
2.486 |
36 |
1.105 |
76 |
1.332 |
130 |
1.569 |
235 |
1.917 |
490 |
2.506 |
37 |
1.112 |
78 |
1.341 |
132 |
1.577 |
240 |
1.931 |
500 |
2.525 |
38 |
1.118 |
80 |
1.351 |
134 |
1.584 |
245 |
1.945 |
550 |
2.617 |
39 |
1.124 |
82 |
1.361 |
136 |
1.592 |
250 |
1.959 |
600 |
2.705 |
40 |
1.131 |
84 |
1.371 |
138 |
1.600 |
260 |
1.987 |
650 |
2.783 |
41 |
1.136 |
86 |
1.380 |
140 |
1.607 |
270 |
2.013 |
700 |
2.869 |
7.3. Средние выбросы за соответствующие периоды года (Мi ,г/с) рассчитываются по формуле:
где n - число единичных определений.
Среднегодовые выбросы составляют (Мг, г/с)
где Мт, Мх - средние выбросы соответственно за теплый и холодный периоды года.
Удельные выбросы за периоды года рассчитываются:
где F - площадь источника испарения, м2.
Валовые выбросы за периоды года (Пi,т/год) рассчитываются:
Пi = Mi*mi*3600*10-6
где
Мi - выбросы (г/с) за соответствующий период года;
mi - количество часов эксплуатации источника за период года, ч.
Результаты расчета записываются в табл. 7.2.
Сведения по инвентаризации выбросов вредных веществ с открытых поверхностей испарения сводятся в табл. 7.3.
Таблица 7.2
РАСЧЕТ ГОДОВЫХ ВЫБРОСОВ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРУ С ОТКРЫТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИСПАРЕНИЯ
Дата обследования |
наименование |
№№ системы |
источник |
Периоды года |
||||||||
цех |
объект |
теплый (2 и 3 кварталы) |
холодный (1 и 4 кварталы) |
|||||||||
кол-во циклов испытаний, nт, шт. |
Среднее значение выбросов, |
Кол-во часов эксплуатации объекта, mт, час. |
кол-во выбросов ΣCH за теплый период года Мт, г/с. |
кол-во циклов испытаний nх, шт. |
средние значения выбросов, Мц.х., г/с. |
кол-во часов эксплуатации объекта, mх, час. |
кол-во выбросов ΣСН за холодный период года, Мх, г/сек. |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
продолжение таблицы 7.2
Выбросы вредных веществ в атмосферу (Пг) |
|||||||||||||||||
ΣCH |
ΣСН непредельный |
Ароматические |
|||||||||||||||
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
бензол |
толулол |
м+n ксилоны |
о - ксилолы |
этилбензол |
|||||||||
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
||||
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
продолжение таблицы 7.2
Выбросы вредных веществ в атмосферу (Пг) |
|||||||||||
Сероводород |
Фенол |
Аммиак |
|||||||||
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
г/сек |
т/год |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
Таблица 7.3
Инвентаризация выбросов вредных веществ с открытых поверхностей испарения
№ источника инвентаризации |
Наименование источника |
количество объектов источника |
геометрические размеры источника: длина, ширина, высота |
вредные ингредиенты |
выбросы |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
г/сек 8 |
т/год 9 |
Приложение А.
Примеры расчета.
1. Определить выбросы вредных веществ в атмосферу от нефтеловушки №1 системы промканализации при направлении ветра под углом к объекту.
Исходные данные для расчета приводятся в нижеследующей таблице.
Дата обследования |
Наименование объекта |
Размеры объекта, м |
Концентрации в усл. поверх., мг/м3 |
w м/с |
p мм рт. ст. |
t °С |
α град |
||
n |
m |
|
|
||||||
15.06.85 |
Нефтеловушка №1 |
36 |
24 |
18.4 |
5.6 |
3.6 |
755 |
+14 |
35 |
-"- |
-"- |
36 |
24 |
15.7 |
4.9 |
3.7 |
755 |
+15 |
35 |
-"- |
-"- |
36 |
24 |
16.9 |
5. 1 |
3.5 |
755 |
+15 |
35 |
22.11.85 |
-"- |
36 |
24 |
12.9 |
4.6 |
4.0 |
758 |
-19 |
35 |
24.11.85 |
-"- |
36 |
24 |
13.6 |
4.6 |
4.2 |
758 |
-19 |
35 |
-"- |
-"- |
36 |
24 |
13.1 |
4.7 |
4.1 |
758 |
-18 |
35 |
Определение длины проекции условной поверхности:
1 = (1.18*m + n)*sinα + 0.18*n*cosα+6=
= (0.18*24 + 36)*0.5736 + 0.18*36*0.8192 + 6 = 36.89 + 3.72 + 6 = 46.61 м
Определение ширины проекции условной поверхности:
а = m*sinα + n*cosα + 3 = 24*0.5736 + 36*0.8192 + 3 = = 13.77 + 29.49 + 3 = 46.26 м
Значение коэффициента "К" находим по таблице 7.1: К=1.169
Определение единичных выбросов за период обследования:
Определение годовых выбросов углеводородов в атмосферу.
Определение средних значений выбросов углеводородов в атмосферу за один цикл испытания.
За теплый период обследования:
За холодный период обследования:
Определение выбросов вредных веществ в атмосферу за периоды года:
Пт = 14.02*4368*3600*10-6 = 220.46 т/пер
Пх = 13.16*4368*3600* 10-6 = 206.93 т/пер
Определение годовых выбросов углеводородов в атмосферу:
Пг = 220.46 + 206.93 = 427.39 т/год
2. Определить выбросы углеводородов (суммарно) в атмосферу от нефтеловушки №2 системы промканализации при совпадении направления ветра с направлением объекта.
Исходные данные приводятся в нижеследующей таблице.
Дата обследования |
Наименование объекта |
Размеры объекта, м |
Концентрации в усл. поверх., мг/м3 |
w м/с |
Р мм рт. ст. |
t °С |
||
n |
m |
|
|
|||||
17.06.85 |
Нефтеловушка №2 |
36 |
24 |
19.5 |
6.4 |
3.6 |
755 |
+20 |
-"- |
-"- |
36 |
24 |
21.4 |
6.9 |
3.5 |
755 |
+20 |
-"- |
-"- |
36 |
24 |
20.9 |
6.9 |
3.5 |
755 |
+21 |
21.12.85 |
-"- |
36 |
24 |
15.6 |
5.1 |
4.1 |
760 |
-15 |
22.12.85 |
-"- |
36 |
24 |
16.1 |
5.7 |
3.9 |
760 |
-15 |
-"- |
-"- |
36 |
24 |
15.9 |
5.4 |
4.0 |
760 |
-15 |
Определение длины проекции условной поверхности:
1 = 0.35*n + m = 0.35*36 + 24 = 36.6 м
Определение ширины проекции условной поверхности:
а = n + 3 = 36 + 3 = 39.0 м
Значение коэффициента "К" находим по таблице 7.1: К=1.124.
ЛИТЕРАТУРА
1. Методические указания по определению и расчету вредных выбросов из основных источников предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. М., 1984.
2. Сборник временных отраслевых методик для определения загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в районах размещения предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности СССР. Казань, 1985.
3. Сборник методик, по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах. Л., Гидрометеоиздат, 1987.
4. Перечень методик по определению концентрации загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий, допущенных к применению. С.Пб., 1994.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Введение
2. Ссылки на нормативные документы
3. Общие положения
4. Методы и средства измерения
5. Ход подготовки и проведения измерений
6. Расчет параметров выбросов вредных веществ в атмосферу от источников испарения
7. Расчет валовых выбросов вредных веществ в атмосферу
Приложения
А. Примеры расчета
Литература